АудиоПортал ИНФО

Темы посвященной изготовлению и настройке фильтров в колонках я не нашел и решил создать.
У меня возник вопрос, если я намотаю катушку НЧ фильтра первого порядка скажем для 100 Гц на не замкнутом железе от трансформатора, то влияние железа с повышением частоты уменьшается и уже после 1кГц катушка как бы становится без сердечника. Я немного утрирую, но все же получается что басовик воспроизводит частоты дальше вверх чем если бы катушка была намотана без сердечника.
У меня имеется пара бубликов из альсифера. Полистав интернет, я понял что он вроде не боится как пермоллой большого тока и имеет распределенный зазор. Как вы думаете, возможно ли его применить вместо железа в сердечнике? Ведь он работает гораздо дальше по ВЧ.

_________________
С ув. Сергей

Фильтр первого порядка практически не даст ничего,из-за эфекта бафлстепа...нужен 2-й порядок электрический,как минимум...и он может в итоге дать 1-й акустический...без измерений микрофоном,Вы реально не сможете контролировать настройку фильтра...
С уважением,Алексей.

Фильтр я для начала повторю из темы щитов на 6ГД-2 (я их повторил довольно точно).
А потом буду подстраивать микрофоном. Думаю попробовать не меняя частот переделать фильтр в последовательный. Судя по теории он дает при первом порядке срез как при втором. Но это позже, когда найду подходящий микрофон и разберусь в программе, которой снимают "кардиограмму" колонок.

_________________
С ув. Сергей

Увы, таблица здесь не получится. Будет попытка объяснить сущность и подходы.
Если я буду в чем-то неточен, прошу коллег дополнить меня.
Существуют общеизвестные формулы расчетов фильтров. Есть программы и он-лайн калькуляторы, например:
http://www.aie.sp.ru/Calculator_filter.html

Но при использовании как формул, так и программ чаще всего не учитывают одно принципиальное обстоятельство: и те, и другие дают (условно) верный результат при нулевом выходном сопротивлении усилителя.
Почему «условно верный»? Потому, что не учитывается изменение импеданса динамической головки с частотой и возможный разброс параметров головок.
А нулевое выходное сопротивление типично имеют усилители на полупроводниковых приборах.

У ламповых усилителей выходное сопротивление всегда отлично от нуля. Есть способы приблизить его величину к нулю (ООС, ПОС+ ООС, ЭМОС и т.д.)
* * *
Упрощённо - выходное сопротивление трансформаторного каскада без ООС (по А. Манакову):
Rout=((Ri+r1)/K^2) +r2

Ri – внутреннее сопротивление лампы в рабочей точке
r1 – акт. сопротивление первичной обмотки
r2 – акт. сопротивление вторичной обмотки
К – коэфициент трансформации

Применительно к трансформаторному каскаду на пентоде - пример:
Лампа 6П14П, Ri-30k, r1=0,25k, Kтр=25, r2=1 Ohm, выходное сопротивление порядка 50 Ом.
Применительно к трансформаторному каскаду на триоде - пример:
Лампа 6С4С, Ri-0,8k, r1=0,25k, Kтр=25, r2=1 Ohm, выходное сопротивление порядка 2,7 Ом.
* * *
Экспериментальное определение Rout:
Rвых=Rl*((Uхх/Ul)-1)
Uхх - переменное напряжение на выходе усилителя в режиме холостого хода
Ul - напряжение под нагрузкой Rl (например, нагрузка 4 Ома).

С генератора подать синус на вход усилителя, так чтобы сигнал на выходе не был в ограничении.
Измерить Uхх.
Присоединить нагрузку, измерить Ul.
Вычислить.

Примечание: нельзя отключать нагрузку у работающего пентодного усилителя. Подключать-отключать только при выключенном питании.

* * *
Теперь – рассмотрим, собственно фильтры.
При расчете фильтров акустики, работающей с ламповым усилителем, в формулы вместо сопротивления динамической головки необходимо подставлять сумму сопротивления динамической головки и выходного сопротивления усилителя. В противном случае частота настройки фильтров будет смещена от расчетной (рассчитанной для нулевого выходного сопротивления).

1. Триодный усилитель. Выходное сопротивление обычно в пределах 1-3 Ома. При использовании ламп типа 6С33С или глубокой обратной («Покемон») связи может быть менее 1 Ома (существенно зависит от активного сопротивления первичной обмотки выходного трансформатора – см. первую из формул выше).

Очевидно, что при сопротивлении акустики 12-16 (или более) Ом роль Rвых (1-2-3 Ома) оказывается минимальной. А при сопротивлении акустики 4 Ома и менее – напротив – Rвых обусловит необходимость существенно (иногда почти вдвое) скорректировать номиналы элементов фильтров.

В связи с невысоким Rвых триодные усилители менее требовательны (менее «капризны») в отношении акустики.

2. Пентодный (тетродный усилитель) без ООС. Без любой ООС – будь-то со вторичной обмотки, «покемоновской», катодной обмоткой.
Выходной сопротивление – (многие) десятки Ом. Сколько-нибудь точный расчет фильтров выше 1-го порядка является нереальным абсурдом. А фильтр НЧ (даже первого порядка) потребует конской индуктивности. Вот поэтому пентодники без ООС оптимально использовать с широкополосными динамиками. Иногда можно добавить супертвиттер. И вот поэтому же у многих из нас получается печальный результат при попытке подключить многополосные АС к пентодному усилителю без ООС: заданные производителем/изготовителем частоты разделов фильтров «съезжают» далеко в стороны и получается «хто зна що».

3. Пентодный (тетродный усилитель) с ООС. Это некий промежуточный вариант. Многополосная акустика с фильтрами выше 1-го порядка применима, но расчет требует знания величины Rвых и, как правило (точнее - практически всегда), оказывается необходима "доводка" готовых фильтров с проведением измерений с микрофоном.

_________________
Бывают поступки, после которых даже тараканы в голове аплодируют стоя...
050 246 3341; Viber/Telegram 068 362 3497; Skype: spswmsw

Спасибо, Дмитрий!!!

_________________
"Если ясность вашего изложения напрочь исключает возможность ложного толкования, вас все равно поймут неправильно!..."
"Его я смело и без страха
Пошлю,интеллигентно,на х@й.
Коль он умен,так он поймет.
А коль дурак,так пусть идет!"

Привет, Сергей!
Спасибо на добром слове!

_________________
Бывают поступки, после которых даже тараканы в голове аплодируют стоя...
050 246 3341; Viber/Telegram 068 362 3497; Skype: spswmsw

Дмитрий на 3-й странице ветки, популярно и ёмко обрисовал проблемы, возникающие при работе АС с усилителем, имеющим высокое выходное сопротивление (к примеру, пентодник без ООС или транзисторный ИТУН). Так же затронута тема расчёта фильтров для таких систем.
Для наглядности дополню «весёлыми картинками» с небольшими комментариями.
Итак, имеем реально измеренные АЧХ и импеданс 6,5 дюймового мида в ЗЯ. Общая добротность АС (не динамика) – 0.8. До оптимальной 0.71, АС не дотянула из за недостаточного размера корпуса.

Нам нужно рассчитать ФНЧ 1-го порядка, с частотой среза 350гц.
На этой частоте, импеданс мида составляет 6 ом. При помощи программы, таблицы, формул, получаем катушку с индуктивностью в 2.726 mH (расчёт для нулевого выходного сопротивления усилителя). Посмотрим, как меняется АЧХ, при отличных от нуля Rвых.

Как видим при Rвых - 0.1ом, АЧХ наиболее близка к расчётной. При повышении Rвых, увеличивается частота среза фильтра, на 32 омах он уже ничего не фильтрует. Кроме того растёт добротность АС, что приводит к появлению горба на АЧХ и соответственно к «бубнению», здравствуй С-90! Кстати, 1-го порядка оказалось недостаточно, что бы «убить» выброс на 4.8кгц. Нужен второй или режектор.
Попробуем как советует Дмитрий, рассчитать фильтр с учётом Rвых.
32+6=38ом. Соответственно катуха будет 17.26 mH, индуктивность действительно конская и от бубнёжки не спасает.

Не для всех типов оформлений АС, повышенная добротность – абсолютное зло.
Тут где то спрашивали, почему в щите применяют ГД с добротностью выше 1?
В щите из за воздействия АКЗ, спад АЧХ этого же динамика начнётся гораздо раньше 100гц. Благодаря выбросу на НЧ (чем больше добротность дина, тем он выше), косо, криво но продлевается вниз диапазон работы АС.

Теперь о программах и таблицах для расчёта фильтров. Почему им не стоит доверять.
Все они работают с «идеальными» динамиками. Т.е. динамиками имеющими ровную АЧХ и импеданс во всём диапазоне частот. Естественно в природе таких не существует. Покажу на очередном примере.
АЧХ и импеданс пищалки в том же корпусе:

Рассчитаем ФВЧ 1-го прядка, со срезом 2.5кгц. На этой частоте импеданс около 6 ом, соответственно нужен конденсатор ёмкостью 10.6мкф.

Итоговая АЧХ оказалась далека от расчётной. Спад соответствует второму порядку, а ниже 550гц – третьему. Почему так произошло? А потому что динамик, ниже примерно на октаву, имеет собственный спад АЧХ, который программа не учитывает. С большой натяжкой она применима если частота среза отстоит не менее двух октав от спада и то если импеданс динамика ровный.
Но что не могут программы, могут симуляторы. Все эти кривульки получены с помощью LspCAD, но для этого ей нужно скормить файлы АЧХ и импеданса.

Вот это обзор! Я и раньше это понимал, но вот так, с иллюстрациями! Спасибо, очень полезная статья вышла!!!

_________________

Justas
Спасибо за поддержку темы и безупречно-грамотное развитие обсуждения!

_________________
Бывают поступки, после которых даже тараканы в голове аплодируют стоя...
050 246 3341; Viber/Telegram 068 362 3497; Skype: spswmsw

Алекс-Юстасу: спасибо за "секретную" информацию...

Здравствуйте! Ваше отношение к активным фильтрам?.. Вот такой взял набор активного фильтра... есть желание, используя раздел " АЧХ громкоговорителей", подогнать частоты разделения под используемые головки.

Я за активные фильтры.
Плюсы - полный контроль динамика усилителем, благодаря исключению из тракта пассивного фильтра с его нелинейностями. Отсутствие лошадиных индуктивностей, ёмкостей и мощных резисторов.
Минусы - менее гибкий для настройки. А главный минус - втрое большее количество усилителей и ак. кабелей.
КИТ - обычные буферизированные RC ФНЧ и ФВЧ 1-го порядка. Полосовой для СЧ - разностный.
Судя по использованию эл. конденсаторов и копеечного ОУ, для "высокого конца" не предназначен.
Частоты среза можно регулировать C5,R3 и R2,C6. Выбора порядка и соответственно аппроксимации, нет.
Всё сказанное мной выше относительно рассчёта фильтров АС по программкам и формулам, в полной мере относится и к активным фильтрам.

Justas, спасибо! какие операционники было бы лучше применить? Разностный фильтр для СЧ мне и нравится, что без потерь... Фильтры 1 порядка, с одной стороны, дают ровную АЧХ, без завала характеристики в частотах раздела, с другой- нужно уложиться в полосу частот головки головки, чтобы избежать искажений. Здесь поможет пост с АЧХ головками этого сайта и применение широкополосных головок, особенно, для СЧ. Фильтры 4- го порядка мне не очень нравятся из- за большой крутизны завала,- АЧХ имеет три "бугра" посредине каждой полосы...

Не поможет.
Не хочу повторятся почему, почитаейте мои посты в этом разделе. Там есть и порядке фильтров. Что бы сделать вывод нравятся или не нравятся фильтры определённого порядка, их нужно правильно спроектировать и послушать а не делать вывод по картинке из букваря. Естественно, для этого нужны измерения и акустические в том числе.
Эти "три бугра", ничто по сравнению с собственной неравномерностью ГД и крутой срез для ширпотребовских динамиков, в большинстве случаев благо. У фильтров высоких порядков совершенно другие проблемы.
А вот применение 1-го порядка для пищалки - нонсенс. Применим только при высокой частоте раздела и низком резонансе.
Кстати, 4-й акустический порядок, часто автоматом получается из 2-го электрического (применительно к Вашей схеме, это будут две последовательные RC цепи). Всё зависит от АФЧХ головки.
Нормальный счетверённый ОУ - нужно посмотреть. Больше приходилось пользоваться одинарными и сдвоенными. Нужно ещё и распиновку учесть.
А может и нет смысла менять, укажите какие используются усилитетели и ГД.

Не поможет.
почитаейте мои посты в этом разделе. Там есть и порядке фильтров.
Старался вникнуть о срезе фильтров 1- го порядка. Итак, частота среза 350 Гц, 6-ти Ом головка. Затухание на 10 dB приходится на частоту 1 кГц, 15 dB- 2 кГц, 20 dB- 3,5 кГц. Для ВЧ: Частота среза 2,5 кГц. Для даной головки, учитывая ее собственное затухание,- приходится на 10 dB -1.1 Кгц, 15 dB- 700 Гц, 20 dB- 540 Гц... Вч динамик на частоте 540 Гц, пусть и при затухании 20 dB- жестко. А уж если переместить такие фильтры в активный вариант... гнилая затея. Спасибо. Просмотрю другие варианты.

Как то так. Но отсчёт принято вести в октавах. Соответственно, 1-й порядок даёт ослабление 6дб/окт, 2-й 12дб/окт, 3-й 18дб/окт и т.д.
Выше я приводил пример для приличной пищалки, с частотой резонанса 650гц. Пик резонанса на АЧХ, практически не виден.
Ну а теперь возьмём популярный 2ГД-36

Резонанс 1700гц, отлично виден на АЧХ. Порежем её 1-м порядком на 10кгц.
Ослабление:
5кгц -6дб
2.5кгц -12дб
1.25кгц -18дб

Всё соответствует расчётам.
Резонанс 1.7кгц, подавлен на -14дб. Это относительно АЧХ динамика на этой частоте.
Но если учесть, что средний уровень звукового давления около 90дб (от 10 до 14кгц, так и есть), то реальное подавление составит всего -10дб.
Печально.

Спасибо, Justas! Все наглядно и доступно... Удачно принято вести отсчет в октавах, известно, понижение на октаву равно f/2... и удачное сочетание с логарифмической функцией dB. Итак, от фильтра 1-го порядка отказываемся безвозвратно.
http://radiostorage.net/?area=news/1889
Фильтры 2-го порядка... кстати, как эти ОУ?

Уважаемый Justas, как Вы производите измерение фазовой характеристики, какие могут быть выявлены грубые ошибки и методы их исправления?
Спасибо!

На второй и третий вопрос, даже не знаю что ответить, желательно конкретизировать. А на первый – всё есть в многостраничных хэлпах. Постараюсь объяснить только суть.
Фаза.
В основном рассматривается два вида, минимальная и измеренная. Объясню своими словами, на примере средника от Эстонии – 021.

На верхнем рисунке – минимальная (Minimum). Получается путём хитрых вычислений из АЧХ. К примеру, мы видим что отклонение в +/- 15грд от «идеальной нулевой», находится на участке 1,5 – 13кгц, ну если не учитывать кривульку на 5кгц. Для применения в симуляторах не пригодна, т.к. не учитывается расстояние от излучателя до микрофона (ушей). Для этого требуется измеренная (Measured) – нижний рисунок.
Для её получения, нужны измерительные программы использующие метод MLS, где шумовой импульс (вылет звука из динамика) синхронизирован с началом измерения. Я пользуюсь LoudSpeaker LAB.

Бздык на нижнем рисунке полученный микрофоном, т.н. импульсная характеристика, в которой содержится вся информация о фазе, АЧХ, нелинейных искажениях и т.д. По тому в какую сторону направлен первый пик (верх/низ), можно судить о полярности подключенной ГД.
Так же имеется два маркера, информация о положении которых, находится внизу графика. Левый, обозначает положение динамика и стоит на нуле. Относительно его мы видим (по пику имп. характеристики), что расстояние от ГД до микрофона составляет около 2,87ms или 344м/cек*0,00287сек = 0,98м.
В районе 7,3ms мы видим пичёк. Это первое комнатное отражение, вероятно от пола. Чтобы получить АЧХ без комнатных отражений, второй маркер устанавливаем перед ним. Клацаем кнопку FFT и получаем всю ту красоту что на верхнем рисунке.
Крутизна наклона измеренной фазы, зависит от расстояния между излучателем и микрофоном.
И вот такая фаза напоминающая лес, будет для расстояния 1м. Для сравнения в симуляторе, не очень удобно. Поэтому устанавливаем левый маркер у основания пика. Типа приблизили динамик вплотную к микрофону.

АЧХ естественно не изменилась, а фаза вполне смотрибельна. Расстояние, для которого будут проектироваться фильтры (обычно 2,5 – 3м), я установлю в симуляторе.
Смотрим внизу положение маркеров.
dS: 984,5mm. Расстояние от ГД до микрофона.
Симулятор LspCAD, требует измерений ГД на родном баффле, на расстоянии 1м по оси каждого динамика. Пара сантиметров туда – сюда погоды не делают, важно, что бы это расстояние не менялось при измерении остальных головок. Поэтому крайне необходима микрофонная стойка, с регулировкой штанги по вертикали.
tw: 4,44ms. Расстояние между маркерами. Определяет нижнюю измеряемую границу АЧХ (без отражений). Чем оно больше, тем ниже по диапазону будет измеренная АЧХ. В основном зависит от высоты потолков.
dT: 1,5227m. Тоже самое, но в метрах. Соответственно нижняя граница будет: 344м.cек / 1,5227м = 226гц. Вот на этой частоте обрезаем график АФЧХ. В моей квартире с потолками 2,6м, АЧХ без отражений ниже этой частоты, не получить.
Получившиеся файлы АФЧХ и импеданса каждого динамика, в текстовом формате скармливаем LspCAD. В нём прописываем радиусы излучателей (если прямоугольный, то высоту и ширину), пространственное положение по X,Y относительно пищалки, угол наклона (если передняя панель наклонная). И самое главное – расстояние между акустическими центрами ГД.
Как его найти? Бать пишет, что линейкой меряет. У меня другой, более точный способ.

Берём имп. характеристику пищалки и НЧ (СЧ), растягиваем для точности масштаб. Левый маркер НЧ динамика ставим на позицию начала импульса ВЧ, правый на начало НЧ импульса.
Внизу по параметру dT: 21,3mm. видим, на сколько акустический центр НЧ динамика, дальше ВЧ.
Вот как то так. Хотел в двух словах, а получилось что практически весь процесс описал.
Измерение АФЧХ пары АС с готовыми фильтрами. Микрофон на оси ВЧ динамика, расстояние измерения 1м, измеряю одну АС. Вторая АС ставиться точно в то же положение, что и первая. Измерения повторяю для 2,5м, сравниваю с тем, что выдал симулятор для этих расстояний. Если что то не так, значит были допущены ошибки при проведении измерений или изготовлении фильтров.
Существенное расхождение фаз в паре АС, приводит искажению КИЗ. Голос будет между колонками летать.
Естественно, что полезно измерить АЧХ с места прослушки, со всеми комнатными пакостями. Для этого просто нужно установить правый маркер, на 50ms (20гц) или 100ms (10гц)

Вот как то так. Хотел в двух словах, а получилось что практически весь процесс описал.
Измерение АФЧХ пары АС с готовыми фильтрами. Микрофон на оси ВЧ динамика, расстояние измерения 1м, измеряю одну АС. Вторая АС ставиться точно в то же положение, что и первая. Измерения повторяю для 2,5м, сравниваю с тем, что выдал симулятор для этих расстояний. Если что то не так, значит были допущены ошибки при проведении измерений или изготовлении фильтров.
Существенное расхождение фаз в паре АС, приводит искажению КИЗ. Голос будет между колонками летать.
Естественно, что полезно измерить АЧХ с места прослушки, со всеми комнатными пакостями. Для этого, просто нужно установить правый маркер на 50ms (20гц) или 100ms (10гц)

Т.к. средник работает до 1кгц, вид ещё божеский. Ниже гораздо печальней. Там уже борьба с комнатой.
P.S.
Просьба модератору, перенести данный пост в тему «Фильтры для акустики». Там он актуальней.

Большое спасибо,теперь буду тщательно буду разбираться...